กระบวนการพื้นผิวแบบลมและน้ำ

การกัดเซาะ การพัดพา และการทับถมโดยลมและของเหลวที่ไหล ซึ่งก่อให้เกิดเนินทราย ร่องน้ำ และภูมิทัศน์ตะกอนบนดาวเคราะห์และดวงจันทร์

Definition

กระบวนการพื้นผิวแบบลมและน้ำ คือการกัดเซาะ การพัดพา และการทับถมของวัสดุโดยลมและโดยของเหลวที่ไหลตามลำดับ ซึ่งเป็นตัวกำหนดรูปร่างของพื้นผิวดาวเคราะห์

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมกระบวนการปรับระดับที่ขับเคลื่อนโดยของไหลที่เคลื่อนที่บนพื้นผิวดาวเคราะห์: การพัดพาโดยลม (aeolian) ที่ก่อให้เกิดเนินทราย ริ้วคลื่น หินที่ถูกลมกัดเซาะ และพายุฝุ่น และกระบวนการที่ขับเคลื่อนโดยของเหลว (fluvial) ที่กัดเซาะหุบเขา ร่องน้ำ และพัดพาตะกอนมาทับถมกัน หัวข้อนี้จะกล่าวถึงฟิสิกส์ของการพัดพาตะกอนและการเคลื่อนย้ายภายใต้แรงโน้มถ่วงและบรรยากาศที่แตกต่างกัน และครอบคลุมถึงตัวอย่างบนโลก เินทรายที่ยังคงเคลื่อนไหวและเครือข่ายแม่น้ำโบราณของดาวอังคาร และแม่น้ำมีเทนและเนินทรายของไททัน

Core questions

• ลมและของเหลวที่ไหลพัดพาและเคลื่อนย้ายตะกอนภายใต้แรงโน้มถ่วงและบรรยากาศที่แตกต่างกันได้อย่างไร?
• ลักษณะภูมิประเทศใดที่บ่งชี้ถึงกิจกรรมของลมและของเหลวในอดีตหรือปัจจุบันบนดาวเคราะห์?
• ร่องน้ำบนดาวอังคารและแม่น้ำบนไททันเผยให้เห็นอะไรเกี่ยวกับภูมิอากาศและของเหลวในอดีต?
• กระบวนการเหล่านี้แตกต่างกันอย่างไรในโลกที่มีของไหลและสภาวะที่แตกต่างกัน?

Key theories

การพัดพาตะกอนและการกระโดด (saltation)

ของไหลที่เคลื่อนที่เหนือพื้นผิวจะยกและกระเด้งเม็ดตะกอนเมื่อเกินขีดจำกัดความเค้น และการกระโดดที่เกิดขึ้นจะสร้างริ้วคลื่นและเนินทรายซึ่งมีรูปร่างขึ้นอยู่กับแรงโน้มถ่วง ความหนาแน่นของของไหล และขนาดของเม็ดตะกอน

การตีความลักษณะภูมิประเทศที่เกิดจากน้ำ

เครือข่ายหุบเขา ร่องน้ำที่ไหลออก และพัดพาตะกอนมาทับถมกันเป็นบันทึกการกระทำของของเหลวที่ไหลในอดีตหรือปัจจุบัน ซึ่งช่วยให้สามารถสร้างภูมิอากาศและสภาพพื้นผิวบนวัตถุต่าง ๆ เช่น ดาวอังคารและไททันได้

Mechanisms

เมื่อลมหรือของเหลวที่ไหลออกแรงเฉือนมากพอ เม็ดตะกอนจะถูกพัดพาและเคลื่อนย้ายโดยการกระโดด (saltation) การแขวนลอย (suspension) หรือการเคลื่อนที่ตามพื้นผิว (bed load) จากนั้นจะถูกทับถมในบริเวณที่การไหลอ่อนกำลังลง ก่อให้เกิดเนินทราย ริ้วคลื่น ร่องน้ำ และพัดพาตะกอนมาทับถมกัน เกณฑ์และรูปแบบที่เกิดขึ้นจะขึ้นอยู่กับแรงโน้มถ่วงในท้องถิ่น ความหนาแน่นของของไหลที่เคลื่อนที่ และตะกอนที่มีอยู่ ซึ่งแตกต่างกันอย่างมากในโลก ดาวอังคาร ดาวศุกร์ และไททัน

Clinical relevance

ลักษณะภูมิประเทศที่เกิดจากลมและน้ำเป็นบันทึกประวัติภูมิอากาศของดาวเคราะห์และการมีอยู่ของของเหลวในอดีต ทำให้เป็นหลักฐานสำคัญในการสร้างเงื่อนไขพื้นผิวในอดีตและประเมินความสามารถในการอยู่อาศัยได้ เช่น การค้นหาน้ำโบราณบนดาวอังคาร

History

การศึกษาพื้นฐานของแบกโนลด์เกี่ยวกับทรายที่ถูกลมพัดบนโลกได้ขยายไปสู่โลกอื่น ๆ เมื่อยานอวกาศได้เปิดเผยเนินทรายบนดาวอังคารและดาวศุกร์ รวมถึงเครือข่ายแม่น้ำและหุบเขาของดาวอังคาร ต่อมา ยานแคสสินี-ฮอยเกนส์ได้ค้นพบพื้นที่เนินทรายขนาดใหญ่และแม่น้ำมีเทนและทะเลสาบบนไททัน ซึ่งยืนยันว่าลมและของเหลวเป็นตัวกำหนดรูปร่างพื้นผิวทั่วทั้งระบบสุริยะภายใต้สภาวะที่แตกต่างกันมาก

Debates

ปริมาณและระยะเวลาของน้ำที่เป็นของเหลวบนดาวอังคารยุคแรก

มีการถกเถียงกันว่าน้ำที่เป็นของเหลวไหลบนดาวอังคารมากน้อยเพียงใดและนานเท่าใด ซึ่งอนุมานได้จากร่องน้ำและพัดพาตะกอนมาทับถมกัน และมีความเกี่ยวข้องโดยตรงกับภูมิอากาศและความสามารถในการอยู่อาศัยได้ในอดีต

Key figures

• Ronald Greeley
• Ralph Bagnold
• James Iversen
• Michael Carr

Seminal works

• greeleyiversen1985
• melosh2011

Frequently asked questions

มีเนินทรายบนดาวเคราะห์ดวงอื่นหรือไม่?

มี เนินทรายที่เกิดจากลมพัดพบได้ทั่วไปบนดาวอังคาร และมีอยู่บนดาวศุกร์และไททัน และเนินทรายบางแห่งบนดาวอังคารยังคงเคลื่อนไหวอยู่ในปัจจุบัน

ฝนตกบนไททันหรือไม่?

ใช่ แต่เป็นมีเทนเหลวแทนที่จะเป็นน้ำ ไททันมีเมฆมีเทน ฝน แม่น้ำ และทะเลสาบที่กัดเซาะและเติมเต็มพื้นผิวของมันเช่นเดียวกับที่น้ำทำบนโลก